基于ARM的橡塑機(jī)械雙層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)橡塑機(jī)械對(duì)監(jiān)控的需求，設(shè)計(jì)了一款以AKM9、嵌入式Linux為核心，以CAN總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支持的，集成了實(shí)時(shí)監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)操作、遠(yuǎn)程維護(hù)為一體的雙層網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控器。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了CAN底層的驅(qū)動(dòng)程序和總線上多任務(wù)按優(yōu)先級(jí)的調(diào)度執(zhí)行，完成了嵌入式WEB服務(wù)器的移植和動(dòng)態(tài)訪問模式的搭建。監(jiān)控器已經(jīng)成功應(yīng)用于抽真空平板硫化機(jī)的控制系統(tǒng)中，并取得了良好的監(jiān)控效果。
關(guān)鍵詞：橡塑機(jī)械、網(wǎng)絡(luò)、CAN總線、ARM9、嵌入式Linux

0 引言
橡塑機(jī)械是現(xiàn)代制造技術(shù)中一類重要工具，是一種由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置構(gòu)成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它被廣泛應(yīng)用在橡塑產(chǎn)品加工制造領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，橡塑機(jī)械正朝著高速度、智能化、多功能化、高可靠性的方向發(fā)展。在監(jiān)控系統(tǒng)方面，尤其是近年來，也發(fā)展得更為集成化、網(wǎng)絡(luò)化。作為提升橡塑機(jī)械性能的一個(gè)重要組成部分，其監(jiān)控系統(tǒng)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。本文設(shè)計(jì)了一款基于ARM9、嵌入式Linux以及CAN總線技術(shù)的應(yīng)用于橡塑機(jī)械的雙層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器，并介紹了成功應(yīng)用于橡塑機(jī)械的實(shí)例。

1 雙層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控集成化、自動(dòng)化的理念設(shè)計(jì)了下層CAN總線結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分，監(jiān)控器所需要完成的工作包括：通過CAN總線與底層控制器交互，讀取并顯示橡塑機(jī)械當(dāng)前工作的狀態(tài)，配置并發(fā)送需要修改的運(yùn)行參數(shù)。
在CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)上，基于遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)控的理念，設(shè)計(jì)了上層的網(wǎng)絡(luò)支持。在上層網(wǎng)絡(luò)部分，監(jiān)控器提供WEB服務(wù)器，根據(jù)遠(yuǎn)程PC的請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)采用了以ARM9內(nèi)核CPU為主體的組織體結(jié)構(gòu)。選擇了S3C2410為核心，擴(kuò)展了64M SDRAM和64M NAND FLASH的硬件系統(tǒng)。由于該CPU內(nèi)部并未集成CAN總線控制器以及以太網(wǎng)控制器，因此通過MCP2510以及CS8900A分別擴(kuò)展了CAN總線功能和以太網(wǎng)功能。以下對(duì)兩個(gè)擴(kuò)展部分做重點(diǎn)介紹。
2．1 CAN總線擴(kuò)展
MCP2510完全支持CAN總線V2．0A／B技術(shù)規(guī)范，能夠發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展報(bào)文，同時(shí)具備驗(yàn)收過濾以及報(bào)文管理功能。該器件包含三個(gè)發(fā)送緩沖器和兩個(gè)接收緩沖器，能夠減少S3C241O芯片的管理負(fù)擔(dān)和軟件設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。
接口中使用了總中斷引腳INT，處理器在響應(yīng)總中斷后，通過SPI通道訪問MCP2510內(nèi)部相應(yīng)寄存器來確定具體的中斷事件，并對(duì)其做出處理。

如圖2所示，S3C2410通過SPI總線發(fā)送MCP2510控制命令以及需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過MCP2510控制轉(zhuǎn)換以后生成總線報(bào)文，并通過光電隔離器6N137以及總線驅(qū)動(dòng)器8C250之后發(fā)送到CAN總線上。